Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
En este caso, la columna de la calidad quedaría en blanco porque la calidad
no tiene significado en la región de líquido comprimido.
e) La calidad se da como x 0, por lo tanto, se tiene líquido saturado a la
presión especificada de 850 kPa. Entonces la temperatura debe ser la de
saturación a la presión dada, mientras que la energía interna debe tener el
valor del líquido saturado:
T T sat a 850 kPa 172.94 °C
u u f a 850 kPa 731.00 kJ/kg
(Tabla A-5)
3-6 ■ ECUACIÓN DE ESTADO
DE GAS IDEAL
Las tablas proporcionan información muy exacta acerca de las propiedades,
pero son voluminosas y vulnerables a errores tipográficos. Un enfoque más
práctico y deseable sería tener entre las propiedades algunas relaciones simples
que sean suficientemente generales y precisas.
Cualquier ecuación que relacione la presión, la temperatura y el volumen
específico de una sustancia se denomina ecuación de estado. Las relaciones
de propiedades que comprenden a otras pertenecientes a una sustancia que
se halla en estados de equilibrio, también se conocen como ecuaciones de
estado. Hay varias ecuaciones de estado, algunas sencillas y otras muy complejas:
la más sencilla y mejor conocida para sustancias en la fase gaseosa es
la ecuación de estado de gas ideal, la cual predice el comportamiento P-v-T
de un gas con bastante exactitud, dentro de cierta región elegida adecuadamente.
Las palabras gas y vapor a menudo se utilizan como sinónimos y comúnmente
a la fase de vapor de una sustancia se le llama gas cuando su temperatura
es más alta que la temperatura crítica. El vapor normalmente implica un
gas que no se encuentra muy alejado del estado de condensación.
En 1662 el inglés Robert Boyle observó durante sus experimentos con una
cámara de vacío que la presión de los gases es inversamente proporcional a su
volumen. En 1802, los franceses J. Charles y J. Gay-Lussac determinaron de
modo experimental que a bajas presiones el volumen de un gas es proporcional
a su temperatura. Es decir,
P
R a T v b
o bien,
(3-10)
donde la constante de proporcionalidad R se denomina constante del gas. La
ecuación 3-10 es la ecuación de estado de gas ideal, o sencillamente relación
de gas ideal; un gas que obedece esta relación recibe el nombre de gas
ideal. En esta ecuación, P es la presión absoluta, T es la temperatura absoluta
y v es el volumen específico.
La constante R es diferente para cada gas (Fig. 3-43) y se determina a partir
de
R R u
M
Pv
RT
1kJ>kg # K o kPa # m 3 >kg # K2
Sustancia
Aire
Helio
Argón
Nitrógeno
R, , kJ/kg · K
0.2870
2.0769
0.2081
0.2968
FIGURA 3-43
Sustancias diferentes tienen distintas
constantes del gas.